基于GPRS的水廠監(jiān)控系統(tǒng)

摘#8195;要 利用GPRS通訊方式構(gòu)建水廠監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)監(jiān)控點的無線數(shù)據(jù)傳輸，在監(jiān)控中心可實現(xiàn)遠程管理和調(diào)度。

關(guān)鍵詞 水廠；監(jiān)控；GPRS

中圖分類號 TP 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)031-0109-01

某自來水廠給縣城提供生活用水，隨著城鎮(zhèn)化進程的推進，提供足量和足壓的自來水就成了水廠需要解決的問題。建設(shè)基于GPRS的水廠監(jiān)控系統(tǒng)，通過對供水設(shè)備的智能監(jiān)控、合理調(diào)度、參數(shù)優(yōu)化來提高效率，保證供水質(zhì)量，滿足用戶對用水量的需求。

1 系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)對現(xiàn)場設(shè)備、工藝數(shù)據(jù)，特性參數(shù)進行實時檢測，監(jiān)督管理和自動控制。系統(tǒng)遵循“功能和危險分散，監(jiān)督和管理集中、數(shù)據(jù)共享的原則”，采用計算機集中監(jiān)視管理，分散就地控制的集散控制方案，整個系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心，現(xiàn)場控制兩部分組成。如圖1所示。

圖1 水廠監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)圖

監(jiān)控中心：配置計算機、以太網(wǎng)交換機、打印機、UPS、投影儀等，通過計算機與設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)生產(chǎn)過程信息共享，在授權(quán)下客戶端計算機可以實時瀏覽全廠設(shè)備運行狀況和現(xiàn)場實時場景。

現(xiàn)場控制：水廠廠區(qū)由3個現(xiàn)場PLC工作站及兩級控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。主干網(wǎng)為光纖工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)；下層為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線等；監(jiān)測點通過GPRS遠程傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計

1）監(jiān)控中心：將水源地，現(xiàn)場設(shè)備，管網(wǎng)作為監(jiān)控節(jié)點。工控機作為服務(wù)器，監(jiān)控軟件采用組態(tài)王，設(shè)備狀態(tài)和數(shù)據(jù)通過圖形和報表在屏幕上呈現(xiàn)出來，給人以生動、直觀的效果。能接收用戶指令的操作控制。監(jiān)控中心可以分為幾個子系統(tǒng)：通訊子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、故障子系統(tǒng)、調(diào)度子系統(tǒng)。

通訊子系統(tǒng)：①監(jiān)控中心通過以太網(wǎng)與現(xiàn)場工作站進行通訊，對各工作站進行分散控制和集中管理。各工作站PLC通過現(xiàn)場總線方式和現(xiàn)場PLC和儀表進行通訊；②遠程監(jiān)測點通過GPRS數(shù)據(jù)終端與監(jiān)控中心進行通訊，GPRS網(wǎng)絡(luò)的工作方式是以IP地址尋址為基礎(chǔ)的，所以服務(wù)器端采用Internet公網(wǎng)連接。GPRS數(shù)據(jù)終端上電后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定在其內(nèi)部的IP地址主動訪問服務(wù)器，建立TCP/IP鏈路。當(dāng)服務(wù)器要向某個監(jiān)控終端提出數(shù)據(jù)請求時，它會根據(jù)IP地址和身份識別碼來找到對應(yīng)的終端，將命令下發(fā)到該終端。終端響應(yīng)后通過GPRS把數(shù)據(jù)發(fā)到服務(wù)器。管理層監(jiān)控終端訪問相應(yīng)的網(wǎng)站可瀏覽現(xiàn)場運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)，高級管理權(quán)限的人員還可對現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)遠程控制。

數(shù)據(jù)子系統(tǒng)：①把采集的實時數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中（數(shù)據(jù)庫采用 SQL server2000）；②數(shù)據(jù)的顯示，可以用多種圖形形式表示；可設(shè)置不同的查詢條件獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)；可查詢某一時段內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，以歷史報表的形式顯示；可查詢報警記錄，獲取報警時間、原因、響應(yīng)狀況等信息。

故障子系統(tǒng)：系統(tǒng)根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)可以判斷系統(tǒng)常見故障，給出相應(yīng)的解決方案。

調(diào)度子系統(tǒng)：根據(jù)獲取的監(jiān)測信息和調(diào)度規(guī)則，對整個系統(tǒng)的設(shè)備進行監(jiān)控。調(diào)度人員可根據(jù)實時掌握的動態(tài)信息，提出優(yōu)化調(diào)度方案進行遙控，滿足用戶的需求。可以對系統(tǒng)進行遠程的手動控制，控制現(xiàn)場設(shè)備的起停。

2）現(xiàn)場控制：①數(shù)據(jù)采集：現(xiàn)場安裝數(shù)字式傳感器、在線式分析儀器、電力儀表，監(jiān)測點安裝GPRS數(shù)據(jù)終端模塊。傳感器和儀表具有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口可與PLC和GPRS數(shù)據(jù)終端模塊相連。GPRS數(shù)據(jù)終端模塊內(nèi)置嵌入式處理器對數(shù)據(jù)進行采集處理、協(xié)議封裝后發(fā)送到GPRS/GSM 網(wǎng)絡(luò)IP主機；能接受IP主機通過Internet 發(fā)來的命令，進行解碼后發(fā)給驅(qū)動裝置執(zhí)行。數(shù)據(jù)終端模塊具有唯一卡號的SIM卡和DTU身份識別碼。監(jiān)控中心必須知道這個身份識別碼才能監(jiān)控這個終端設(shè)備從而增強了系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)中選用的GPRS數(shù)據(jù)終端模塊是深圳宏電的H7710 DTU，其支持透明數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)，支持同臺數(shù)據(jù)中心域名和IP地址；②就地控制：取水工作站、水處理工作站、加壓泵工作站。工作站通過PLC對現(xiàn)場的設(shè)備進行集中控制。

取水工作站：主要是給水廠提供源水，由于縣城周圍沒有合適的水源，系統(tǒng)通過深井采集地下水。系統(tǒng)采用多個深井，分散分布，無人值守。采用無線通訊方式對取水工作站現(xiàn)場數(shù)據(jù)要進行實時采集，深井泵由PLC進行就地控制。GPRS數(shù)據(jù)終端實現(xiàn)數(shù)據(jù)和狀態(tài)遠程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，同時能接收上層PLC和監(jiān)控中心的調(diào)度指令。

水處理工作站：水廠水處理過程很重要的工作就是控制好出廠水濁度和余氯，系統(tǒng)采用在線式分析儀器是具有微處理器的智能設(shè)備，把處理過程中的水質(zhì)的檢測情況及儀表的工作狀況匯入監(jiān)控中心系統(tǒng)，出廠水質(zhì)基本控制在濁度≤0.3NTU，余氯0.6 mg/L~1.2 mg/L。

加壓泵工作站：把蓄水池中的清水通過管網(wǎng)供給用戶。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，設(shè)備狀態(tài)反饋。監(jiān)控中心也可以根據(jù)供水管網(wǎng)的壓力和流量遠程控制泵站水泵電機的起停。加壓泵站可安裝兩種大小功率的多臺水泵，可以根據(jù)用水量的需求在運行時合理搭配，再加上變頻啟動可以達到很好的節(jié)能效果。水廠出口管網(wǎng)流量、管網(wǎng)監(jiān)測點壓力、水泵電機的運行狀態(tài)、電機累計運轉(zhuǎn)時間等相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)遠程傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

本文論述了基于GPRS的水廠監(jiān)控系統(tǒng)，用戶可以在任意時刻登錄Internet網(wǎng)了解全廠設(shè)備的運行情況；監(jiān)控中心根據(jù)不同的深井不同的水位和累計運行時間來遠程調(diào)度深井泵電機的起停，錯峰用電分時取水，提高效率和降低費用；各個工作站的PLC之間獨立運行，實時監(jiān)測管網(wǎng)壓力，調(diào)整加壓泵站水泵的運行狀態(tài)，保證提供足量和足壓的自來水。系統(tǒng)后期可增加短信模塊，通過短信通知方式使用戶第一時間了解設(shè)備運行情況。監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展始終與最新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，更好地、更及時地應(yīng)用最新技術(shù)，這樣才能使水廠監(jiān)控系統(tǒng)不斷地發(fā)展和完善，以滿足人們的需求。

參考文獻

[1]李鳳云，嚴德昆，季峰.GPRS城市供水遠程無線檢測管理系統(tǒng)[J].機械與電子，2007，1:80-81.

[2]H7710 DTU使用手冊.深圳市宏電技術(shù)股份有限公司.

作者簡介

蔣燕旭（1980—），女，江蘇省宜興市人，碩士研究生，研究方向：工業(yè)自動化。